一种深度减压闪蒸罐及减压深拔方法

摘要

本发明公开了一种深度减压闪蒸罐及减压深拔方法。减压闪蒸罐包括罐体和罐内构件，内构件包括在减压闪蒸罐上部气相区设置的进料入口分布器和在下部液相区液面上方设置的一个旋转盘，旋转盘固定在设置在罐体轴向方向的转轴上。本发明减压深拔方法中，在减压塔之后设置减压闪蒸罐，常压塔底油经减压炉加热，经减压转油线进入减压塔进行减压蒸馏；从减压塔侧线抽出减压轻馏分油，从塔底抽出减压重油进入减压闪蒸罐，所得气相进入气液分离罐，气液分离罐底部排出减压馏分油，减压闪蒸罐底排出闪蒸后的减压渣油。本发明减压闪蒸罐及减压深拔方法可以明显提高原油减压蒸馏过程中的拔出率，降低过程能耗，提高装置经济效益。

说明书

技术领域

本发明属于石油炼制领域，涉及一种深度减压闪蒸罐及减压深拔方法与装置，具体地说涉及一种提高原油减压蒸馏过程中馏分油收率的原油加工方法及装置。

技术背景

炼油厂原油常减压蒸馏工艺是石油炼制的第一道工序，是通过蒸馏的方法将原油分割成不同馏程范围的组分，以适应产品和下游装置对原料的工艺要求。其轻油收率的高低和能耗的大小直接影响石油炼制的经济效益。通常以装置轻馏分油的总拔出率、装置的能耗及减压渣油中＜500℃馏分或＜538℃馏分含量作为衡量装置运行的指标。常规的原油常减压蒸馏工艺多采用“二炉三塔”的流程：原油预处理后进入初馏塔（或闪蒸塔），然后经常压炉加热进入常压塔，常压塔底油经减压炉加热由减压转油线送到减压塔，完成对原油的常压蒸馏和减压蒸馏，获得满足质量要求的产品和下游装置的原料。

随着科学技术飞速发展和社会生活消费的不断增长，世界石油需求量随着经济的发展逐年增加，原油资源供应中重油和超重油的供应比例逐步增加，轻质油、中质油的供应比例持续下降。提高原油常减压蒸馏中的拔出率，获得更多的轻油馏分油，降低常减压装置能耗，提高装置经济效益成为全球炼化行业共同关注的课题。并且随着我国国民经济的快速发展，我国石油消费总量在2020年预计将突破6.5亿吨，原油的对外依存度将达到50%～60%。合理利用原油资源，优化加工工艺已是我国石油化工势在必行之举。在装置大型化及炼化一体化新型炼厂设计中，身为“龙头”的原油常减压蒸馏装置在资源利用最大化、能源利用节约化、操作成本合理化、规模投资最佳化，实现我国石油化工产业的可持续发展中具有举足轻重的地位。因此，新建原油蒸馏装置要求更高的切割深度，减压渣油中500℃以下馏分含量要小于5％（质量），甚至更低；许多老的常减压装置在要求更高切割点的同时，面临加工规模不能满足处理量要求和原油品种不断变化的情况，需要对装置进行扩能改造，消除“瓶颈”，提高原油蒸馏能力。

为此，国内外学者对减压深拔技术进行了比较深入的研究，为提高减压分馏塔的拔出率，得出了一系列的经验，可以归结为：（1）采用先进的真空系统，提高减压分馏塔顶的真空度；（2）采用新型、高效填料，减少塔内压降，使得塔底闪蒸区保持较高真空度；（3）改进转油线设计，降低转油线压力降和温度降；（4）优化洗涤段设计和操作，强化洗涤段的分馏概念；（5）采用新型高效的气体和液体分布器等。

专利US7172686发表了一种提高原油蒸馏馏分油收率的方法，方法一是从塔内侧线抽出气相物流，进行分离得到产品，一部分气相返回塔内；方法二是进料混合物按沸点高低加热分离为轻馏分、中间馏分、重馏分，然后分别在不同的进料位置进入塔内进行分馏，从侧线依次抽出轻、重馏分。方法一相当于侧线加了一个汽提塔，改善了馏分油质量。但一定程度增加了装置投资和能耗；方法二实现了轻、重馏分分段进料，改善了原油蒸馏分馏塔的操作，有利于提高馏分油收率，但把已经从混合进料中分离出来的轻馏分再次送入塔内进行分馏，重复操作增加装置能耗且没有降低塔的负荷。

专利CN2242892Y公开了一种复合原油蒸馏减压塔，塔底设有一个液封装置与上部隔开，并有一个真空系统接口与塔顶真空系统相连。该实用新型通过液封装置将减压塔的精馏段和下部的深拔段隔开，可以将油品质量和拔出率分别予以考虑，可以相对地提高减压拔出率，但深拔的油品质量很难满足下游装置对原料的工艺要求，同时该实用新型的塔结构复杂，塔顶真空系统负荷高，装置能耗相对会高。

专利CN1287872A发表了一种带有深度汽提过程的原油常减压蒸馏方法，是在减压塔侧并联一个洗涤罐，减压塔的进料段与汽提段由液封隔离分布器隔开，汽提段的油气通过连通管进入洗涤罐的下部，取自减压塔减三线出料的吸收油经冷却后由洗涤罐上部进入向下喷淋与向上的油气逆向传质传热，洗涤罐的罐顶油气出料返回减压塔的上部，罐底出料作为洗涤油返回减压塔。该工艺通过增设洗涤罐使减压塔汽提段经历了一个深度汽提的过程，有利于提高减压拔出率。但该方法只是对减压塔汽提段进行了优化改进，用质量较好的减三线油作为洗涤油，在经济效益上尚待研究。

专利CN1884441A公开了提高石油常减压蒸馏轻油收率的方法，将含松脂的添加剂加到石油常减压蒸馏塔的原油中，通过改变原油分子间的作用力而提高常减压蒸馏的轻油收率。但该方法没有在工艺技术根本上改变蒸馏技术，而且要消耗大量的添加剂，增加了装置运行成本和添加化学试剂的操作难度。

专利CN101376068A公开了一种带有减压闪蒸塔的常减压蒸馏方法和设备，是在常压渣油入减压炉前设置一个减压闪蒸塔。闪蒸塔底油进减压加热炉，闪蒸塔顶气进入与闪蒸塔顶气馏分相近的某个侧线产品抽出口的上方或下方。该方法通过增加减压闪蒸塔改进常减压装置的流程，达到提高处理量，提高拔出率，降低能耗的目的。但常压塔底油入闪蒸塔，由于常压塔底油的温度相对较低，再加上炉前闪蒸塔的真空度相对不高，闪蒸塔闪蒸气化的作用有限，而且闪蒸塔顶气相入减压塔，相当于闪蒸后减压塔分段进料，没有在根本上改变减压塔的分馏作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种深度减压闪蒸罐及减压深拔方法与装置。使用本发明可以明显提高原油减压蒸馏过程中的拔出率，降低装置能耗，增加装置经济效益。

本发明减压闪蒸罐包括罐体和罐内构件，罐体为卧式结构，罐长与罐径之比为2～5，罐内包括上部的气相区和下部液相区；在罐顶部设置聚气器，聚气器连通上部气相区，内设除沫网，连接气相出料口，聚气器内径为罐径的20%～70%；罐内构件包括在上部气相区设置的进料分布器，在下部液相区液面处设置的旋转盘薄膜蒸发器，旋转盘薄膜蒸发器包括旋转盘和转轴，转轴水平设置在罐体内的罐体轴向方向，转轴距罐下底切线的距离为罐径的40%～60%，旋转盘固定在转轴上。旋转盘的20%～70%，优选30%～50%浸没在罐内下部液相区的液面以下。转轴采用电机驱动或磁力驱动。

本发明减压闪蒸罐的罐体上设置进料口、闪蒸气相出料口和闪蒸液相排出口，进料口设置在罐体上部气相区，沿罐体轴向方向进入，连接进料分布器；闪蒸气相出料口设置在罐体顶部的聚气器上，闪蒸液相排出口设置在罐体的底部，闪蒸罐液相区有液位控制。

本发明减压闪蒸罐的进料分布器为管状孔式分布器，也可以采用性能优良的管式分布器。

本发明减压闪蒸罐中，旋转盘可以是螺旋式旋转盘，也可以是多片垂直于转轴的圆板式旋转盘，旋转盘的盘面上可以设置若干翅片，以增加形成膜的表面积。旋转盘的数量根据减压闪蒸罐的规模确定。螺旋式旋转盘的螺距或每两片平行圆板式旋转盘之间的间距一般为30～300mm。

本发明减压闪蒸罐的旋转盘薄膜蒸发器的旋转盘沿罐体纵截面径向对称排布，旋转盘直径相等或从罐内中心沿罐轴向方向向两侧依次递减，罐中心位置最大的旋转盘的盘径为罐径的20%～40%。旋转盘的转速可以根据进料的性质、装置的规模及操作要求确定，一般可以为5～500转/分钟。

本发明一种减压深拔方法包括如下内容：原油经常压蒸馏后的常压塔底油（以下称常底油）由减压炉加热，经减压转油线进入减压蒸馏塔进行减压蒸馏；从减压蒸馏塔侧线抽出减压轻馏分油，从减压蒸馏塔塔底抽出减压重油进入一个减压闪蒸罐；减压闪蒸罐顶部气相（以下称闪顶气）通过气液分离罐连接抽真空系统，维持减压闪蒸罐较高的真空度。气液分离罐底部排出减压馏分油，减压闪蒸罐底排出深度闪蒸后的减压渣油。

本发明减压深拔方法中，所述的减压闪蒸罐为本发明上述设置旋转盘薄膜蒸发器的减压闪蒸罐。

本发明减压深拔方法中，减压重油进入减压闪蒸罐，由一个进料分布器进行气液分离分布，气相上升到罐顶聚气器内经除沫网由气相出料口排出，液相自由下落到罐液相区。液面下方的旋转盘转到液面上方时，旋转盘面上附着的液相带到液面上方的气相空间，在旋转盘的盘面上形成液膜区，不断形成新的液膜，液膜在罐内高真空、高温的条件下在很短的时间内蒸发，从而使渣油中更多的轻组分蒸发出来，提高了减压蒸馏的拔出率。

本发明减压深拔方法中，减压蒸馏塔塔底排出的减压重油由逐级扩径管道引入减压闪蒸罐，使减压渣油中的轻馏分在逐级降低的油气分压下蒸发出来，最终在减压闪蒸罐完全闪蒸。

本发明减压深拔方法中，减压闪蒸罐的压力较减压蒸馏塔塔底压力低2kPa～5 kPa，减压塔排出的减压重油靠自压流入减压闪蒸罐。

本发明减压深拔方法中，减压闪蒸罐的位高低于减压蒸馏塔，减压闪蒸罐进料口位于减压蒸馏塔塔底液位的30%～70%处，优选45%～55%。一方面保证减压蒸馏塔不会被抽空，另一方面防止减压蒸馏塔塔底液相滞留时间过长引起结焦。

本发明减压深拔方法中，所述的减压闪蒸罐为卧式罐，以实现减压闪蒸罐较大的闪蒸面。

本发明减压深拔方法中，减压闪蒸罐顶气相和常底油或装置内需要加热的物流换热，降低装置能耗。

本发明减压深拔方法中，减压闪蒸罐罐底由泵抽出深度闪蒸的减压渣油，罐底液位自动控制泵出口流量。

本发明减压深拔方法中，可以设置一套抽真空系统，减压蒸馏塔和减压闪蒸罐共用一套抽真空系统抽真空操作，可以设置控制装置，分别控制减压蒸馏塔和闪蒸罐的真空度；也可以设置两套抽真空系统，减压蒸馏塔和减压闪蒸罐分别抽真空操作。减压闪蒸罐的真空度控制设置在闪顶气冷凝器之后的气液分离罐上。减压闪蒸罐和减压蒸馏塔的抽真空操作可以采用本领域常规的方法和设备。

本发明减压深拔方法中，其它技术内容，如减压炉、减压蒸馏塔、转油线的设计和操作是本领域技术人员熟知的技术内容。

本发明解决的另一个技术问题是提供一种提高拔出率的原油减压深拔装置。技术方案为：一种减压深拔装置，包括减压炉、转油线、减压蒸馏塔，减压闪蒸罐，转油线连接减压炉和减压蒸馏塔，减压蒸馏塔底部通过逐级扩径的管道与减压闪蒸罐连通，减压闪蒸罐顶部通过气液分离罐连通抽真空系统。

其中所述的减压闪蒸罐为上面所述的设置旋转盘薄膜蒸发器的减压闪蒸罐。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）通过在减压蒸馏塔后设置减压闪蒸罐，使减压渣油中相对较轻的馏分进一步得到闪蒸，一方面提高本装置的减压收率；另一方面降低下游焦化或减粘等处理减压渣油装置的负荷，减少轻馏分油的裂解损失。

2）减压闪蒸罐的操作压力更低，实现减压轻馏分完全闪蒸，使减压渣油中＜500℃和＜538℃的馏分大大降低。

3）采用结构适宜的减压闪蒸罐，使减压渣油中的轻组分尽可能地蒸发出来，有利于降低减压渣油的收率。

4）减压闪蒸罐可作为塔底出料泵的缓冲罐，防止塔底出料泵抽空。

5）闪顶气和常底油进行换热，降低了减压炉负荷，降低装置能耗。

6）本发明工艺技术先进合理，能耗水平低，减压渣油收率低，对于旧装置的改造，具有设备改造量少、投资低，改造工期短，装置收益明显快捷等优点；对于新装置的设计建设，具有工艺合理先进，能耗水平低，减压馏分油收率高等特点。

附图说明

图1为一种减压深拔方法工艺流程示意图。

图2为本发明减压闪蒸罐结构示意图。

其中1为常底油（即常压塔底油）；2为减压炉；3为减压蒸馏塔；4为转油线；5为减压重油；6为减压渣油；7为汽提蒸汽；8为抽真空系统；9为侧线产品出料；10为减压馏分油；11为减压闪蒸罐；12为闪蒸罐顶气液分离罐；13为减压闪蒸罐进料口；14为旋转蒸发盘；15为转轴；16为除沫网；17为气相出口；18为液相出口；19为聚气器；20为进料分布器。

具体实施方式

本发明方法采用带有旋转盘薄膜蒸发器的减压闪蒸罐，使得常底油由减压炉加热、经转油线引入减压蒸馏塔进行减压蒸馏后的减压重油在减压闪蒸罐高真空度、高温的条件下进行减压闪蒸。闪顶气由罐顶经与常底油换热，再经冷却器冷却后进入气液分离罐。气液分离罐顶部连接抽真空系统，维持减压闪蒸罐相对较高的真空度；底部抽出减压馏分油作为产品。减压渣油从减压闪蒸罐罐底抽出。通过在减压蒸馏塔塔底减压重油出口连接一个减压闪蒸罐，尽可能地减少减压渣油中＜500℃馏分和＜538℃馏分的含量，达到减压蒸馏深度切割的要求。本方法对旧装置的扩能改造，在主体设备利旧的情况下，可以降低减压渣油的收率，降低装置能耗，增加装置经济效益；对新建装置，优化了减压蒸馏工艺设计，减少减压渣油收率，增加装置的吨油利润。

如附图1所示，常底油1先经换热升高温度后进入减压炉2，在减压炉内温度加热到400℃～420℃后经转油线4三级扩径减压后，常底油气化率达到45%～55%（质量百分比，下同），然后进入减压蒸馏塔3的闪蒸段，在汽提蒸汽7和减压蒸馏塔顶抽真空系统8的作用下进行减压蒸馏，得到塔中侧线产品出料9。减压重油5由减压蒸馏塔塔底出料，经逐级扩径管道引入减压闪蒸罐11，在减压闪蒸罐高真空的条件下，高温的减压重油得到进一步的闪蒸。闪顶气经换热冷却后进入气液分离罐12，分离罐顶部连接抽真空系统，维持减压闪蒸罐11较高的真空度，分离罐底部抽出减压馏分油10作为产品出料。减压闪蒸罐液相由罐底抽出，作为减压渣油6出料。

减压闪蒸罐11、减压蒸馏塔3和气液分离罐12分别有液位检测显示。

本发明中所述的减压蒸馏塔可以是燃料型减压蒸馏塔，也可以是润滑油型减压蒸馏塔；可以是湿式蒸馏，也可以式微湿式蒸馏；侧线产品出料数目根据需要具体设置。

本发明在装置开工时，可以开大减压炉负荷，加热进料到390℃～400℃，保证减压蒸馏操作。开工稳定后，充分利用高温闪顶气的显热和潜热给常底油加热，可以降低减压炉的负荷，实现装置节能。

结合附图2，温度为380℃～400℃的减压重油5由减压闪蒸罐进料口13进入减压闪蒸罐11，经进料分布器20进行初步的气液分离，气相上升到聚气器19经除沫网16从闪蒸罐闪顶气相出口17排出，液相下降到闪蒸罐液相区，在旋转转轴15的带动下，螺旋盘14把液面下方的液体携带到液面上方，在螺旋盘盘面上或螺旋盘上方空间形成液膜区，液膜在罐内高真空、高温的条件下在很短的时间内蒸发，使渣油中的轻馏分充分蒸发为气相，经与下降的渣油液相进行传质、传热后，随闪顶气从闪蒸罐气相出口17排出。未被蒸发的物料沉降到闪蒸罐底，从减压闪蒸罐液相出口18送出。

本发明减压蒸馏塔后带有减压闪蒸罐的减压深拔方法，改进了原油减压蒸馏工艺，把减压炉加热气化，转油线扩径减压后含有45％～55％气相的混合进料在减压蒸馏塔中进行减压蒸馏，得到减压塔侧线产品。塔底的减压重油进入高真空度的减压闪蒸罐进行进一步的闪蒸，使得减压重油中相对较轻的馏分完全闪蒸出来，保证减压渣油中＜500℃的馏分含量降低到最少，从而提高减压蒸馏的拔出率，增加装置的经济效益。经Aspen流程模拟软件模拟计算证实，处理相同的原料本发明工艺方法较现有工艺路线的减压渣油收率少1％～2％。

下面通过具体实施例对本发明的方法进行详细说明。实施例和比较例中数据为Aspen流程模拟软件模拟计算获得。

实施例1

本发明的方法用于某新建原油常减压蒸馏装置的设计，减压部分工艺流程与附图1所示相同。

减压装置的处理量为550万吨/年，减压流程包括减压炉、减压蒸馏塔、减压闪蒸罐。减压蒸馏塔为规整填料塔，采用湿式工艺操作，塔底吹汽量为塔进料的1％，塔顶操作压力为2 kPa，全塔压降为685kPa。减压闪蒸罐压力为1.2 kPa。所述减压闪蒸罐为一种带有螺旋式等径旋转盘薄膜蒸发器的减压闪蒸罐(如附图2所示)。罐长L为罐径D1的3倍，聚气器内径D2为罐径D1的50%。旋转盘盘径d为罐径D1的30%，旋转盘的40%浸没在罐内下部液相区的液面中，转轴距罐下底切线的距离h为罐径的50%。

常底油1以655吨/小时进料入减压蒸馏装置，经减压炉2加热到420℃后由减压转油线过渡段4进入到减压蒸馏塔3中。减压闪蒸罐直接与减压塔塔底出料连接，闪蒸罐压力为1.2 kPa。绝热闪蒸后闪顶气占减压蒸馏塔塔底出料的1.41％，减压闪蒸罐底油作为减压渣油出料。从减压塔侧线抽出产品9。减压渣油对总进料的收率为36.13％（质量），减压蜡油的切割点达到593℃。

比较例1

同样涉及实施例1新建1000万吨/年原油常减压蒸馏装置的设计。减压装置的处理量为500万吨/年。采用CN101376068A中公开的带有减压闪蒸塔的常减压蒸馏方法。在相同进料、工艺条件下，减压渣油对总进料的收率为37.64％，减压蜡油切割点为565℃，深拔程度不及本发明。

实施例2

本发明的方法用于某原油常减压装置的扩能改造，常压部分与常规常减压装置相同，减压部分采用附图1所示的原油加工方法工艺流程示意图，主要包括减压炉、减压塔蒸馏、减压闪蒸罐。减压蒸馏塔为规整填料塔，采用湿式工艺操作，塔底吹汽量为塔进料的1％，塔顶操作压力为2 kPa，全塔压降为685Pa。减压闪蒸罐压力为1.2 kPa。深度减压闪蒸罐为一种带有螺旋式等径旋转盘薄膜蒸发器的减压闪蒸罐(如附图2所示)。罐长L为罐径D1的3倍，聚气器的内径D2为罐径D1的50%。旋转盘盘径d为罐径D1的30%，旋转盘的40%浸没在罐内下部液相区的液面中，转轴距罐下底切线的距离h为罐径的50%。

常底油1以655吨/小时进料入减压蒸馏装置，经减压炉2加热到420℃后由减压转油线过渡段4进入到减压蒸馏塔3中。减压闪蒸罐直接与减压塔塔底出料连接，闪蒸罐压力为1.2 kPa。绝热闪蒸后闪顶气占减压蒸馏塔塔底出料的1.38％，减压闪蒸罐底油作为减压渣油出料。从减压塔侧线抽出产品9。减压渣油对总进料的收率为36.13％（质量），减压蜡油的切割点达到593℃。

该装置扩能改造减压部分保留原来的减压炉和减压塔，对减压塔内件和填料进行改造。新增主体设备为减压闪蒸罐、常底油进料/闪顶气换热器。改造后减压渣油收率降低1％～1.5％。

比较例2

同样涉及实施例2中某原油常减压蒸馏装置的扩能改造。采用CN101376068A中公开的带有减压闪蒸塔的常减压蒸馏方法进行扩能改造。

在相同进料、工艺条件下，减压渣油对总进料的收率为37.64％，减压蜡油切割点为565℃，深拔程度不及本发明。

按1000万吨/年常减压装置来算，减压部分进料约为655吨/小时，实施例2降低渣油收率1.5％，以渣油和混合蜡油差价300元/吨来计，年折合人民币：655 ×1.5％×300×8400＝2475.9万元。再加上装置降低能耗的部分，取得的装置经济效益非常显著。